Umelá inteligencia dokáže zlepšiť účinnosť úpravy DNA metódou CRISPR
Výskumníci z Newyorskej univerzity, Columbijskej univerzity a Newyorského genómového centra vyvinuli model hlbokého učenia TIGER, ktorý presne predpovedá aktivitu nástrojov CRISPR cielených na RNA a mimo nej. Tento nový prístup umožňuje jemné vyladenie aktivity génov v ľudských bunkách. Predpovede modelu TIGER môžu zlepšiť návrh terapií CRISPR minimalizovaním účinkov mimo cieľa. Technika cielenia RNA by mohla pomôcť liečiť choroby spôsobené nadmernou expresiou určitých génov alebo poskytnúť nový spôsob boja proti vírusovým infekciám.
CRISPR je technológia úpravy génov s mnohými možnosťami využitia v biomedicíne aj mimo nej – od liečby kosáčikovej anémie až po vytváranie chutnejšej horčice. Často funguje tak, že sa zameriava na DNA pomocou enzýmu Cas9. V posledných rokoch vedci objavili ďalší typ CRISPR, ktorý sa namiesto toho zameriava na RNA pomocou enzýmu Cas13. CRISPR zameraný na RNA sa dá použiť v širokej škále aplikácií vrátane editovania RNA, vyradenia RNA na zablokovanie expresie určitého génu a vysokoúčinného skríningu na určenie sľubných kandidátov na lieky.
Výskumný tím teraz vytvorili platformu pre skríning CRISPR zameraný na RNA pomocou Cas13 s cieľom lepšie pochopiť reguláciu RNA a určiť funkciu nekódujúcich RNA. Keďže RNA je hlavný genetický materiál vírusov vrátane SARS-CoV-2 a chrípky, CRISPR zamerané na RNA sú aj prísľubom pre vývoj nových metód na prevenciu alebo liečbu vírusových infekcií. Hlavným cieľom štúdie publikovanej v časopise Nature Biotechnology je maximalizovať aktivitu CRISPR zameraných na RNA na cieľovej RNA a minimalizovať aktivitu na iných RNA, ktoré by mohli mať škodlivé vedľajšie účinky pre bunku.
Výskumníci vytvorili model hlbokého učenia, ktorý nazvali TIGER (Targeted Inhibition of Gene Expression via guide RNA design) a ktorý bol vycvičený na údajoch z CRISPR skríningov. Porovnaním predpovedí vygenerovaných modelom hlbokého učenia a laboratórnych testov v ľudských bunkách dokázal TIGER predpovedať cieľovú aj mimocieľovú aktivitu, čím prekonal predchádzajúce modely vyvinuté pre cielený návrh vodiacej RNA Cas13 a poskytol prvý nástroj na predpovedanie mimocieľovej aktivity CRISPR zameraných na RNA.
Výskumníci predpokladajú, že kombináciou umelej inteligencie so skríningom CRISPR zameraným na RNA pomôžu predpovede systému TIGER zabrániť nežiaducej necielenej aktivite CRISPR a ďalej podnietiť vývoj novej generácie terapií zameraných na RNA.
Zdroj: neurosciencenews.com.
